适用于户外便携的压电陶瓷气泵制造技术

适用于户外便携的压电陶瓷气泵，包括DC

【技术实现步骤摘要】
适用于户外便携的压电陶瓷气泵


[0001]本申请涉及适用于户外便携式应用场景中的压电陶瓷气泵，尤其涉及适用于直流供电的户外便携压电陶瓷气泵。

技术介绍

[0002]在无交流供电的户外或便携式应用场景中，用于户外作业（如钓鱼爱好者）依靠电池供电驱动的气泵大致可分为几类，其中之一是利用电磁原理反复压缩皮碗的电磁振动式气泵；其中之二是利用小型直流电机驱动偏心轮压缩皮碗的直流电机气泵。电磁振动式气泵能耗较高，皮碗使用寿命较短，且橡胶皮碗随环境温度的变化，其硬度会相应变化，从而影响气泵性能不稳定。加之外形大，携带不方便，效率低，电池供电时相对工作时间短。而直流电机气泵，因使用小型直流电机，可使用电池等直流电供电驱动，但高速旋转的电机通常噪音都很大且寿命短，其气泵橡胶皮碗性能会随环境温度的变化而变化，导致气泵性能不稳定，电池供电相对工作时间也短。常规一般的直流蓄电池能支持上述两种气泵工作时长大约3
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4小时，容量大的电池支持的时间略长也不过5
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6小时。这些缺点对于户外作业者来说，也是一个遗憾。
[0003]压电泵是种新型流体驱动器。它不需要附加驱动电机，而是利用压电陶瓷的逆压电效应使压电振子产生变形，再由变形产生泵腔的容积变化实现流体输出或者利用压电振子产生波动来传输流体，压电泵具有传统泵所不具备的特点。压电陶瓷气泵能直接将交流电能转化成动能，无需经过电磁场转换驱动部件转动，其能量转换效率天然地就高于电磁振动式气泵和直流电机气泵。
[0004]专利申请号为CN201620097997名称为压电陶瓷气泵的专利文献中就记载了一种压电陶瓷气泵。压电泵由压电振子、泵阀和泵体组成。工作中，当压电振子两端施加交流电源U时，压电振子在电场作用下径向压缩，内部产生拉应力，从而使压电振子弯曲变形。当压电振子正向弯曲时，压电振子伸长，泵腔容积增大，腔内流体压力减小，泵阀打开，流体进入泵腔；当压电振子向反向弯曲时，压电振子收缩，泵腔容积减小，腔内流体压力增大，泵阀关闭，泵腔流体被挤压排出，形成平缓的连续不断的定向流动。压电陶瓷气泵通常用于微型气泵，采用压电陶瓷材料制作的压电陶瓷气泵，机电转换率高，具有较强的散热稳定性、强度高、韧性好、抗氧化性强诸多优点，且结构简单、响应速度快、体积小、无噪音等特点。但是，由于压电陶瓷片是需要在交流电的驱动下才能产生运动，这一特点限制了压电陶瓷泵在户外场景中的应用。本申请中的压电泵即压电陶瓷泵。

技术实现思路

[0005]本申请要解决的技术问题在于避免上述现有技术中无法提供适用于户外便携式应用场景的低功耗、续航能力强的气泵的不足之处，而提出一种能适用于户外便携的压电陶瓷气泵，能直接利用直流电源供电，功耗低噪声低，能量转换效率高，适用于多种应用场景尤其是户外便携式场景。
[0006]本申请中解决上述技术问题的技术方案是一种适用于户外便携的压电陶瓷气泵，包括DC
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AC逆变器和压电陶瓷气泵主体；DC
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AC逆变器用于将外部直流电源提供的直流电转换成交流电；DC
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AC逆变器的输入端用于和外部直流电源电连接获得直流电输入；DC
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AC逆变器的输出端用于和压电陶瓷气泵主体中的压电陶瓷片电连接，为压电陶瓷片提供交流电，该交流电驱动压电陶瓷片震动。
[0007]所述DC
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AC逆变器中包括MCU控制电路、逆变桥电路和升压变压器；MCU控制电路和逆变桥电路的输入端电连接，逆变桥电路的输出端和升压变压器的输入端电连接；MCU控制电路向逆变桥电路输出一对极性相反的PWM脉冲控制信号；该一对极性相反的PWM脉冲控制信号用于控制逆变桥电路输出的交流电频率和幅度。
[0008]MCU控制电路还设置有频率调节接口；频率调节接口用于接收外部的频率调节指令，MCU控制电路依据接收到的频率调节指令调整MCU控制电路输出的PWM脉冲控制信号频率；或MCU控制电路还设置有频率调节开关，MCU控制电路依据频率调节开关状态调整MCU控制电路输出的PWM脉冲控制信号频率；PWM脉冲控制信号频率决定了逆变桥电路输出的电压信号的频率。
[0009]MCU控制电路还设置有电压调节接口；电压调节接口用于接收外部的电压调节指令，MCU控制电路依据接收到的电压调节指令调整MCU控制电路输出的PWM脉冲控制信号的占空比；或MCU控制电路还设置有占空比调节器，MCU控制电路依据占空比调节器状态调整MCU控制电路输出的PWM脉冲控制信号的占空比；PWM脉冲控制信号的占空比决定了逆变桥电路输出的电压。
[0010]所述的适用于户外便携的压电陶瓷气泵，还包括供电切换开关；所述供电切换开关用于控制压电陶瓷气泵主体中的压电陶瓷片与外部电源的连接关系；所述供电切换开关的第一状态，压电陶瓷气泵主体中的压电陶瓷片与DC
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AC逆变器的输出端电连接，此时压电陶瓷气泵能通过与DC
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AC逆变器连接的直流电源获得供电；所述供电切换开关的第二状态，压电陶瓷气泵主体中的压电陶瓷片与DC
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AC逆变器的输出端电连接断开，压电陶瓷气泵主体中的压电陶瓷片与外部交流电源电连接，此时压电陶瓷气泵能通过外部交流电源供电。
[0011]所述的适用于户外便携的压电陶瓷气泵，还包括低压直流电源；低压直流电源的输出端和DC
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AC逆变器的输入端电连接。
[0012]所述低压直流电源为低于36V安全电压的电源，包括干电池、锂电池、铅酸电池或电池组中的任意一种。
[0013]所述低压直流电源是能提供低于36V安全电压的电源装置，包括车载充电电源、USB电源或AC
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DC适配器中的任意一种。
[0014]所述的适用于户外便携的压电陶瓷气泵，还包括AC
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DC开关电源和充电管理电路；AC
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DC开关电源用于从外部交流电源获取电能；AC
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DC开关电源和MCU控制电路电连接，AC
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DC开关电源为MCU控制电路供电；AC
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DC开关电源和充电管理电路电连接，充电管理电路和低压直流电源电连接；低压直流电源电连接通过充电管理电路从外部交流电源获得电能进行充电。
[0015]所述的适用于户外便携的压电陶瓷气泵，还包括AC检测电路和电源切换电路；AC检测电路的一端和AC
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DC开关电源电连接；AC检测电路的另一端和MCU控制电路电连接；MCU控制电路通过AC检测电路获取外部交流电源的连接状态；电源切换电路包括，开关管Q1，继
电器和单刀双掷开关，开关管Q1和MCU控制电路电连接；开关管Q1和继电器电连接，继电器控制单刀双掷开关的连接状态；单刀双掷开关的一个端子和逆变桥电路电连接，单刀双掷开关的一个端子用于和低压直流电源电连接，单刀双掷开关的一个端子用于和AC
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DC开关电源电连接；MCU控制电路根据所获取外部交流电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于户外便携的压电陶瓷气泵，其特征在于：包括DC
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AC逆变器和压电陶瓷气泵主体；DC
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AC逆变器用于将外部直流电源提供的直流电转换成交流电；DC
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AC逆变器的输入端用于和外部直流电源电连接获得直流电输入；DC
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AC逆变器的输出端用于和压电陶瓷气泵主体中的压电陶瓷片电连接，为压电陶瓷片提供交流电，该交流电驱动压电陶瓷片震动。2.根据权利要求1所述的适用于户外便携的压电陶瓷气泵，其特征在于，所述DC
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AC逆变器中包括MCU控制电路、逆变桥电路和升压变压器；MCU控制电路和逆变桥电路的输入端电连接，逆变桥电路的输出端和升压变压器的输入端电连接；MCU控制电路向逆变桥电路输出一对极性相反的PWM脉冲控制信号；该一对极性相反的PWM脉冲控制信号用于控制逆变桥电路输出的交流电频率和幅度。3.根据权利要求2所述的适用于户外便携的压电陶瓷气泵，其特征在于，MCU控制电路还设置有频率调节接口；频率调节接口用于接收外部的频率调节指令，MCU控制电路依据接收到的频率调节指令调整MCU控制电路输出的PWM脉冲控制信号频率；或MCU控制电路还设置有频率调节开关，MCU控制电路依据频率调节开关状态调整MCU控制电路输出的PWM脉冲控制信号频率；PWM脉冲控制信号频率决定了逆变桥电路输出的电压信号的频率。4.根据权利要求2所述的适用于户外便携的压电陶瓷气泵，其特征在于，MCU控制电路还设置有电压调节接口；电压调节接口用于接收外部的电压调节指令，MCU控制电路依据接收到的电压调节指令调整MCU控制电路输出的PWM脉冲控制信号的占空比；或MCU控制电路还设置有占空比调节器，MCU控制电路依据占空比调节器状态调整MCU控制电路输出的PWM脉冲控制信号的占空比；PWM脉冲控制信号的占空比决定了逆变桥电路输出的电压。5.根据权利要求1所述的适用于户外便携的压电陶瓷气泵，其特征在于，还包括供电切换开关；所述供电切换开关用于控制压电陶瓷气泵主体中的压电陶瓷片与外部电源的连接关系；所述供电切换开关的第一状态，压电陶瓷气泵主体中的压电陶瓷片与DC
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AC逆变器的输出端电连接，此时压电陶瓷气泵能通过与DC
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AC逆变器连接的直流电源获得供电；所述供电切换开关的第二状态，压电陶瓷气泵主体中的压电陶瓷片与DC
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AC逆变器的输出端电连接断开，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李春云，
申请(专利权)人：深圳市兴日生实业有限公司，
类型：新型
国别省市：